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NUST“ MISiS”创建了一种新的航空航天3D复合材料,使零件的重量减少了20%

作者:学历在线网 来源:学历在线网 上传时间:2019-12-13 17:32:09

  高复杂度原型制造中心的科学团队必须通过激光熔化首次接收带有陶瓷填料的3D铝复合材料样品。所获得的材料将在不久的将来用于国内最新飞机工业中航天器部件的培育。这项研究是在俄罗斯科学基金会的资助下进行的,研究结果发表在科学杂志《材料》上。

  在教授,技术科学博士的指导下,NUST“ MISiS”的科学家 在俄罗斯科学基金会的项目框架内,亚历山大·格罗莫夫(Alexander Gromov)开发了一种3D打印方法,用于陶瓷复合材料(氧化铝和氮化铝)的铝基(铝基)复合材料。在材料创建过程中使用添加剂技术可以使获得的粉末材料的强度提高20%。

  “对于铝零件的3D打印,所谓的硅铝(主要是铝硅合金,尤其是Al-Si-10Mg化合物)主要用作原料,” 项目经理Alexander Gromov说。“但是,航空航天业的需求在增长,现在世界正积极寻找铝基复合材料(包括改性,合金化)的新成分,以得到性能(强度,硬度,抗裂性)和低成本相比更高的零件。含有稀土合金。”

  全球添加剂技术市场的年增长率超过100%。这种快速发展的原因是与传统工业技术(铸造,粉末冶金和机械加工)相比,金属添加剂技术的优势。这是创建复杂形状的3D零件的能力,由于结构优化而减轻了零件的重量,增加了零件的强度,还具有用于快速,按情况生产复杂形状的小型零件的技术。添加剂技术的方向(在复杂行业中特别流行)是为航空航天铝复合材料创建3D打印方法。

  在这种情况下,材料科学家的主要任务是在保持强度特性的同时最终减轻零件的重量。如您所知,现在用于制造飞机的主要金属是钛。坚固,耐腐蚀,耐应力的材料,其唯一的显着缺点是其高密度-5.4 g / mm。轻质易延展的铝的密度为2.7 g / mm,即轻两倍。但是,强度明显不及钛。科学家们正在积极寻找硬化铝的方法。

  “由于能够在3D打印过程中直接使用陶瓷添加剂进行硬化(所谓的原位改性),因此我们能够提高铝粉的强度。以前,人们认为不可能在诸如SLM的打印机上获得这种复合材料,因为需要这种特殊的,独特的3D打印机。但是,该小组设法使用选择性激光熔合(SLM)在传统的SLM-280 HL打印机上创建了新型粉末材料的中试批次,” Gromov教授补充说。

  拟议的由具有改进性能的铝复合材料生产3D产品的方法提高了其设计的灵活性,减少了功能原型的生产时间,并使获得的零件质量减少了 10-20%。

  根据UC RUSAL的新项目副主任Alexey Arnautov的说法, “来自NUST” MISiS的科学家已经接近实现铝生产商的长期梦想:用铝复合材料完全替代钛。超过一代的研究人员致力于通过传统的冶金方法生产轻质耐用的铝复合材料的问题,但亚历山大·格罗莫夫教授领导的科学和工程团队取得了更大的进步,并正在致力于开发由创新粉末制成的3D产品。”

  目前,研究小组正在对收到的一批材料完成一系列的实验室测试。在不久的将来,研究人员将开始该项目的下一阶段-获取所获得的铝陶瓷粉末细节的第一批样品。

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